گرم کردن مجدد بافت‌ها و اندام‌های پیوندی به روش «نانوگرمایش»

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا به نقل از IE، روش نوین پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا «نانوگرمایش» نام دارد و از نانوذرات مغناطیسی برای گرم کردن مجدد بافت‌ها استفاده می‌کند. 

نانوگرمایش با استفاده از نانوذرات مغناطیسی

در پیوند اعضا، عضو از بدن اهدا کننده خارج می‌شود و در طول حمل و نقل برای رسیدن به دریافت کننده پیوند باید در محیطی بسیار سرد نگهداری شود. این دمای پایین باعث کاهش فعالیت متابولیک و کاهش نیاز به اکسیژن اندام می‌شود.

با این حال، روش‌های موجود برای اندام‌ها کاملا ایمن نیستند. یکی از مشکلات، آسیب دیدگی اندام در پی گرم شدن پیش از موعد در طول حمل و نقل است.

اگرچه روش‌هایی برای انجماد سریع اندام‌ها بدون خطر ایجاد بلور‌های یخ ایجاد شده اند، این بلور‌ها همچنان می‌توانند در طول فرآیند گرم شدن تشکیل شوند.

در این پیشرفت جدید، محققان روشی را برای آب کردن سریع و یکنواخت بافت‌های یخ زده توسعه داده اند. این روش ممکن است خطر آسیب ناشی از تشکیل بلور‌های یخ را کاهش دهد.

نانوگرمایش از نانوذرات مغناطیسی و میدان‌های مغناطیسی برای آب کردن بافت‌های یخ زده استفاده می‌کند. 

نانوذرات مغناطیسی با اندازه بسیار کوچک و پراکندگی بالا به همراه عوامل محافظت در برابر سرما (CPAs) در بافت بارگذاری می‌شوند. بر خلاف گرمایش همرفتی رایج از نواحی بیرونی بافت، نانوگرمایش از طریق تولید گرمای نانوذره از فضای داخلی بافت حاصل می‌شود و گرمایش یکنواخت‌تر و سریع‌تر را محقق می‌کند.

این پژوهشگران نانوذرات مغناطیسی مانند آهنربا‌های نواری ریز ایجاد کردند.  در طول آزمایش، سلول‌ها یا بافت‌های حیوانی کشت شده در محلولی از نانوذرات مغناطیسی و یک محافظ در برابر سرما قرار داده شده و سپس انجماد با نیتروژن مایع صورت گرفت.

این نانوذرات زمانی که در معرض میدان‌های مغناطیسی متناوب قرار می‌گیرند، گرما تولید می‌کنند. نکته جالب آنکه این گرما به سرعت یخ بافت‌های حیوانی را که در دمای منفی ۲۳۸ درجه فارنهایت (منفی ۱۵۰ درجه سانتیگراد) منجمد حفظ شده بودند، آب کرد.

به طور خاص، تولید گرما با از اتلاف پسماند القا می‌شود، که در آن انرژی مغناطیسی یک میدان مغناطیسی متناوب خارجی به گرما در نانوذرات مغناطیسی تبدیل می‌شود. 

مجریان این طرح می‌گویند افزایش سرعت گرمایش و یکنواختی می‌تواند از تغییر فاز CPA‌ها جلوگیری کند به طوری که مولکول‌های آب زمان کافی برای بسته بندی و تشکیل کریستال‌های یخ مخرب نداشته باشند. 

محققان یک روش نانوگرمایش دو مرحله‌ای را برای ذوب ایمن و یکنواخت بافت‌های یخ زده توسعه دادند. در مرحله اول، یک میدان مغناطیسی متناوب به سرعت بافت را گرم می‌کند. در مرحله دوم، یک میدان مغناطیسی ساکن برای کند کردن فرآیند گرمایش در مناطق با غلظت نانوذرات بالاتر اعمال می‌شود. 

هنوز موانع زیادی برای استفاده از فناوری جدید نانوگرمایش برای انجماد اندام‌ها وجود دارد. قبل از کاربرد‌های عملی در پیوند اعضا، باید اطمینان حاصل شود نانومیله‌ها می‌توانند به راحتی وارد اندام‌ها وارد و از آنها خارج شوند. 

این دانش پژوهان قصد دارد ضمن کاهش اندازه نانومیله ها، نسبت ابعاد بالای آنها را حفظ کند.

متخصصان می‌توانند با استفاده از نانوذرات مغناطیسی، سرعت ذوب را به طور دقیق کنترل کرده و خطر آسیب بافت را به حداقل برسانند. کنترل دقیق گرم شدن مجدد بافت ممکن است به انجماد طولانی مدت اندام کمک کند.

نتایج این تحقیقات در نشریه Nano Letters منتشر شده است.